Thèse présentée par
Frédéric TRIBOIT
le 29 juin 2009
à l’UNIVERSITE DE
PROVENCE
AIX-MARSEILLE I
Les métaux dans les bassin...
Contexte de l’étude
• Assainissement routier
• Technotopes
Matériel et méthodes
• Sélection des bassins
• Méthodes d’analy...
Contexte
de
l’étude
Assainissement routier
Assainissement routier
Assainissement routier
Réseau de collecte
Bassin
Boues de
l’assainissement
routier :
• Gisement
– Volumineux
– Epars
– Coûteux
• Caractéristiques
– Minéral
– Contaminant i...
Volume mort
Assainissement routier
Bassin =
Technotope
Technotopes
Succession
Hydrarche
(humidité décroissante)
Modèle
Phytoremédiation
Actions des plantes
• Air
• Eau
• Sédiment
• µ-organismes
Technologies
• Rhizofiltration
• Phytostabilisa...
1. Facteurs abiotiques structurant le
fonctionnement des bassins
2. Potentialités de phytoremédiation des
effluents routie...
Matériels
et
méthodes
Sélection des bassins
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Principaux résultats
Fonctionnement
des bassins
Comparaison des bassins
Ils sont très hétérogènes :
• Contraintes locales
• contingence
Les bassins sont conçus à partir d...
Colonisation végétale
des bassins
Colonisation végétale
des bassins
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physico-chimiques de l’eau
Composition ionique de l’eau
Diagrammes de Stiff (Meq.L-1)
Valeurs : concentration totale en solutés (mg.L-1)
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Enregistrés en continu (1/heure)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
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Paramètres physico-chimiques de l’eau
Enregistrés en continue (1/heure)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
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Fonctionnement
des bassins
Bilan partiel
• Grande hétérogénéité structurelle des bassins
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Teneurs en ETM totaux dans le sédiment
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conforme aux sources potentielles
en domaine routier
Liaisons E...
Teneurs en ETM dans l’eau interstitielle (DGT)
Interactions des effets (temps/rhizosphère)
• Biomasse des charas (?)
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Teneurs en ETM dans les plantes
Typha :
• Pas de distinction
rhizomes / racines
• Lavage
• Faible accumulation
Fe > Mn > Z...
Teneurs en ETM dans les plantes
Bilan partiel
Coefficients de distribution
de la contamination métallique
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Interactions plantes – sédiment - ETM
Interactions plantes – sédiment - ETM
Interactions plantes – sédiment - ETM
Interactions plantes – sédiment - ETM
Conclusions
1. Fonctionnement des bassins :
1. Le volume mort est déterminant dans le
fonctionnement des bassins
2. le temps en eau et...
Perspectives
Circulation des ETM en domaine routier
Circulation des ETM en domaine routier
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Les métaux dans les bassins autoroutiers du Sud-Est de la France. Potentialités de dépollution des eaux et des sédiments par les plantes

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Amongst the numerous retention ponds alongside motorways from the French concession motorway company ASF, this study focused on a pool of 18 ponds in the South-East of France. The purpose was to determine the major features of the pond functioning beyond structural characters, biotic and abiotic environmental parameters and evaluate the remediation potential of the spontaneous flora. Results showed that water chemistry was not a discriminant pool of data because these parameters were under control of water renewal. However, among the sediment chemical parameters selected, carbonate content was a good discriminant. Pond vegetation showed a classical dynamic of evolution with helophytes following hydrophyte colonization. Amongst the plant taxa, Chara vulgaris was more abundant in carbonated ponds while Chara globularis occurred in less carbonated ponds. A rhizospheric effect was demonstrated enhancing trace elements biodisponibility. However no metal hyperaccumulation was observed in the analysed aquatic plants. Metal contents in plants were low compared with metal contents in sediments. The highest metal accumulation was obtained in roots of typha. Even if charophytes produced high biomass in the ponds, low levels of trace elements were accumulated in plant tissue. However, plant cover play a stabilization role in the ponds: regarding strong gusts of wind, typical of Mediterranean climate and possible pollutant dispersion, vegetation may improve particles trapping in the ponds.

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Les métaux dans les bassins autoroutiers du Sud-Est de la France. Potentialités de dépollution des eaux et des sédiments par les plantes

  1. 1. Thèse présentée par Frédéric TRIBOIT le 29 juin 2009 à l’UNIVERSITE DE PROVENCE AIX-MARSEILLE I Les métaux dans les bassins autoroutiers du Sud-Est de la France Potentialités de dépollution des eaux et des sédiments par les plantes Biomarqueurs et Bioindicateurs Environnementaux
  2. 2. Contexte de l’étude • Assainissement routier • Technotopes Matériel et méthodes • Sélection des bassins • Méthodes d’analyse Principaux résultats Fonctionnement des bassins • Comparaison des bassins • Colonisation végétale • Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physicochimiques de l’eau Répartition des métaux • Contamination des sédiments • Biodisponibilité dans l’eau interstitielle • Teneurs dans les plantes Conclusions Perspectives
  3. 3. Contexte de l’étude
  4. 4. Assainissement routier
  5. 5. Assainissement routier
  6. 6. Assainissement routier Réseau de collecte Bassin
  7. 7. Boues de l’assainissement routier : • Gisement – Volumineux – Epars – Coûteux • Caractéristiques – Minéral – Contaminant inorganique • La valorisation reste à développer Assainissement routier
  8. 8. Volume mort Assainissement routier Bassin = Technotope
  9. 9. Technotopes Succession Hydrarche (humidité décroissante) Modèle
  10. 10. Phytoremédiation Actions des plantes • Air • Eau • Sédiment • µ-organismes Technologies • Rhizofiltration • Phytostabilisation • Rhizodégradation • Phytoextraction • Phycoremédiation (John, 2006)
  11. 11. 1. Facteurs abiotiques structurant le fonctionnement des bassins 2. Potentialités de phytoremédiation des effluents routiers et des sédiments a. Nature du sédiment et quantification du degré de contamination (inorganique) b. Evaluation de la proportion de cette contamination qui peut-être traitée (extraction, immobilisation) par les plantes 3. Propositions de gestion des bassins en tenant compte de la végétation Attentes d’ASF : potentialités de phytoremédiation des bassins ? Objectifs de la thèse Démarches de l’étude
  12. 12. Matériels et méthodes
  13. 13. Sélection des bassins
  14. 14. Méthodes d’analyses
  15. 15. Méthodes d’analyses
  16. 16. Méthodes d’analyses
  17. 17. Méthodes d’analyses
  18. 18. Méthodes d’analyses
  19. 19. Principaux résultats
  20. 20. Fonctionnement des bassins
  21. 21. Comparaison des bassins Ils sont très hétérogènes : • Contraintes locales • contingence Les bassins sont conçus à partir des règles de l’art et selon le critère de sensibilité du milieu
  22. 22. Colonisation végétale des bassins
  23. 23. Colonisation végétale des bassins
  24. 24. Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
  25. 25. Composition ionique de l’eau Diagrammes de Stiff (Meq.L-1) Valeurs : concentration totale en solutés (mg.L-1) 2005-2006 : Contamination en Chlorures de sodium (salage hivernal) 2006-2007 : Eaux bicarbonatées calciques (eaux de référence) 2007-2008 : Contamination en sulfates (sources agricoles ?, salage ?) Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau Assèchement Assèchement
  26. 26. Paramètres physico-chimiques de l’eau Enregistrés en continu (1/heure) Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
  27. 27. Paramètres physico-chimiques de l’eau Enregistrés en continue (1/heure) Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
  28. 28. Fonctionnement des bassins Bilan partiel • Grande hétérogénéité structurelle des bassins - pas de modèle unique - peu comparables • Colonisation spontanée par une flore des zones humides temporaires - succès colonisateur des Chara sp. - évolution en cours (compétition) • Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau : - hydropériode - saison - rythme circadien - évènements brefs et stochastiques (pluies)
  29. 29. Répartition de la contamination métallique
  30. 30. Teneurs en ETM totaux dans le sédiment Zn > Cu > Pb > Cd : conforme aux sources potentielles en domaine routier Liaisons ETM-matière organique : • GRE, KRB = enrichissement relatif + élevé • Complexation
  31. 31. Teneurs en ETM dans l’eau interstitielle (DGT) Interactions des effets (temps/rhizosphère) • Biomasse des charas (?) Zn > Cu > Pb > Cd Grande variabilité de la mesure selon : • Réplicats = sensibilité, spéciation • Bassin =MRA > GR_ • Rrhizosphère = R+ > R- • Temps = tendance ?
  32. 32. Teneurs en ETM dans les plantes Typha : • Pas de distinction rhizomes / racines • Lavage • Faible accumulation Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > Cd non essentiels Grande variabilité selon : • L’élément • L’espèce • L’organe Chara : • Peu de références • Faibles concentrations • Temporarité
  33. 33. Teneurs en ETM dans les plantes Bilan partiel Coefficients de distribution de la contamination métallique - faible labilité vers l’eau interstitielle - faible biodisponibilité - faible accumulation dans les plantes
  34. 34. Interactions plantes – sédiment - ETM
  35. 35. Interactions plantes – sédiment - ETM
  36. 36. Interactions plantes – sédiment - ETM
  37. 37. Interactions plantes – sédiment - ETM
  38. 38. Conclusions
  39. 39. 1. Fonctionnement des bassins : 1. Le volume mort est déterminant dans le fonctionnement des bassins 2. le temps en eau et les phases d’assèchement structurent la flore spontanée de macrophytes 2. Potentialités de phytostabilisation des sédiments a. Sédiment contaminés en Zn > Cu > Pb >Cd b. Peu labiles et peu biodisponibles c. Complexés avec la matière organique d. Non re-mobilisés par les plantes e. Phytoextraction -> phytostabilisation 3. Propositions de gestion / conception des bassins en tenant compte de la végétation a. Plantes : favoriser ou éradiquer ? b. Volume mort : absent, temporaire ou permanent ?? Réponses aux questions posées
  40. 40. Perspectives
  41. 41. Circulation des ETM en domaine routier
  42. 42. Circulation des ETM en domaine routier
  43. 43. Circulation des ETM en domaine routier
  44. 44. Circulation des ETM en domaine routier
  45. 45. Limites du bassin multi-fonctions
  46. 46. Limites du bassin multi-fonctions
  47. 47. Limites du bassin multi-fonctions
  48. 48. Limites du bassin multi-fonctions
  49. 49. Merci de votre attention

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